CN103138487A

CN103138487A - 冷却套

Info

Publication number: CN103138487A
Application number: CN2011103765942A
Authority: CN
Inventors: 许宏成; 罗宏奇
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2013-06-05

Abstract

一种冷却套，用以冷却一电机。该冷却套包括：一组或一组以上波浪型管道，包覆该电机，用以供冷却液流通，各波浪型管道至少包括：一顺向管部及一逆向管部，平行电机的轴心，分别用以将该冷却液导往相反的方向，其中该顺向管部包括至少两个顺向子管，而该逆向管部包括至少两个逆向子管；以及一转折部，通于该顺向管部及逆向管部之间。

Description

冷却套

技术领域

本发明涉及电机散热技术。

背景技术

为了使电机维持在最佳效能，并延长电机的使用寿命，其运转时所产生的热量必须被适当排除。现有技术通常会在此类电机外部加装冷管流道，并以管道中流动的冷却液与电机进行热交换，达成排除电机废热的目的。

图1A为现有的冷却套外观结构图。此现有技术的冷却套100可应用于一电机上。图1A为简化图面，此图仅绘出用以散热的冷却套100，而未将电机予以绘入(仅以箭头表示此电机的轴心方向)。如图所示，冷却套100中的管道大体呈波浪形，并围绕此电机所在的假想圆柱体(圆柱面的方向即为电机轴心方向)。冷却液由冷却液入口110注入冷却套100，并经过数次转折后从冷却液排出口120排出。值得注意的是，在不同的设计方案中，各管道间横跨转折处的距离L是不相同的。大体而言，管道间隔得越近，工艺越复杂，制造成本也相对提高；管道间隔得越远，则局部热集中的现象越严重。某些现有的设计方案会增加各管道的管径试图提升冷却液的流量，然而，此做法实际上通常无法如预期般达到应有的散热效果。图1B即用以表示上述冷却套中一加大管径的管道以及其相邻的转折处。由图中可知，当冷却液从转折处注入此加大管径的管道时，因流体的流动具有惯性力，使得较靠近转折处的流体A会形成流体的回流区，相对于流体B而言形成了负压区，造成实际上不流动甚或回流的现象，因而在该区域发生局部热集中的现象。此流体A在管道中形成了无散热作用的区域，因而热散效果不如预期。

因此，需要一种新的电机冷却套以改善现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷却套，用以冷却一电机，以大幅提升冷却液与电机间的热交换量，弥补现有技术中螺旋型冷却管道的不足。

本发明的冷却套包括：一组或一组以上波浪型管道，包覆该电机，用以供冷却液流通，各波浪型管道至少包括：一顺向管部及一逆向管部，平行电机的轴心，分别用以将该冷却液导往相反的方向，其中该顺向管部包括至少两个顺向子管，而该逆向管部包括至少两个逆向子管；以及一转折部，导通于该顺向管部及逆向管部之间。

附图说明

图1A为现有的冷却套外观结构图。

图1B示出了图1A的冷却套中一加大管径的管道以及其相邻的转折处。

图2A为依据本发明一较佳实施例的冷却套立体视图。

图2B为图2A的冷却套200的剖面图。

图3为依据本发明另一实施例的冷却套立体视图。

图4A为依据本发明一实施例的双层冷却套的立体图。

图4B为图4A的剖面图。

图5A及图5B分别为本发明各实施例中具有散热鳍片的管道剖面图。

其中，附图标记说明如下：

100～冷却套；

110～冷却液入口；

120～冷却液排出口；

200～冷却套；

210～顺向管部；

220～逆向管部；

230～转折部；

212～顺向子管；

214～顺向子管；

222～逆向子管；

224～逆向子管；

240～冷却液入口；

250～冷却液出口；

300～冷却套；

300R～波浪型管道；

300L～波浪型管道；

340～冷却液入口；

350～冷却液出口；

400～冷却套；

440～冷却液入口；

450～冷却液出口；

L1～内层；

L2～外层。

具体实施方式

下文为介绍本发明的最佳实施例。各实施例用以说明本发明的原理，但非用以限制本发明。本发明的范围当以所附的权利要求书为准。

图2A为依据本发明一较佳实施例的冷却套立体视图。虽然本发明的冷却套200主要应用于诸如的马达、发电机等电机，然而本发明的实际应用不必以此为限。在此实施例中，冷却套200包括一组波浪型管道，其围绕并包覆一电机(图中略以箭头表示该电机的轴心方向)所在的假想圆柱体(该圆柱面朝向该电机的轴心方向)的圆周，目的在于使冷却液于其中流通，以通过冷却液的流动带走电机所散发的热量，确保电机维持在正常工作温度。一般而言，在一实施例中可使用温度不高于电机正常工作温度的水作为冷却液，而在其它实施例中亦可以其它具有适当温度的适当流体取代水。此外，冷却套中的流体可被各种加压马达、泵驱动，由于该驱动装置并非本发明的标的，故本文的图示不再加以绘示。

为方便说明本发明构造上的特征，本发明的冷却套200的波浪型管道可区分成下列三个部分：一顺向管部210、一逆向管部220以及一转折部230。其中，为了使电机受到完整的包覆，该顺向管部210及逆向管部220皆以平行电机轴心的方向延伸，并且尽可能地密集。该顺向管部210及逆向管部220分别可将该冷却液导往相反的方向(方向如图中管道中的箭号所示)。该转折部230，在图2A的实施例中，是围绕该电机的圆周方向延伸，用以连接并导通于该顺向管部210及逆向管部220之间，举例而言，如图所示，管道中的流体从该顺向管部210顺时针转90度后流入该转折部230，又顺时针转90度后流入逆向管部220。在本发明中，流经此转折部230的冷却液会出现大幅度的压降，并加快流体流动的速度，使得流体的热对流系数h值(W/m²k)进一步获得提升。由于热交换量与热对流系数h值成正比，本发明的设计可大幅提升冷却液与电机间的热交换量，弥补现有技术中螺旋型冷却管道的不足。除此之外，本发明更重要的特征在于：顺向管部210包括至少两个顺向子管212及214，而该逆向管部220包括至少两个逆向子管222及224，此特征将于下文详述。

图2B为图2A的冷却套200的剖面图。在此一较佳实施例中，流体以射出纸面的方向流入两顺向子管212及214，流经转折部230后，以进入纸面的方向流入两逆向子管222及224。以顺向管路210为例，在本发明的一较佳实施例中，一顺向管部210所包括的两个顺向子管212及214分别设计成具有不等的管径，目的在使距离第一个转角(顺向子管212与转折部230相接之处)不等距离的管道能够流通不等量的冷却液。更明确地说，当两个顺向子管212及214皆相同时，距离第一转角越远的流体会因为流体惯性力的原因而使得主要动压流场皆往距离第一转角较近的管道集中，造成顺向子管212的流速极低，甚至处于静止状态，进而造成热集中区域的产生。因此本发明将相对于波浪型管道的起端较远的顺向子管214设计成具有较小的管径、并将相对于波浪型管道的起端较近的顺向子管212设计成具有较大的管径(通过该截面进行各流体性质的比例计算)，增加该顺向子管214的流阻，使得两管道212及214皆能有固定流速的流体流经，达到相同的热传率。基于相同的理由，本发明亦将相对于波浪型管道的起端较远的逆向子管224设计成具有较小的管径，并将相对于波浪型管道的起端较近的逆向子管222设计成具有较大的管径。必须注意的是，为方便说明，前述实施例中的顺/逆向管部皆仅有两个子管，然而，在其它实施例中，子管的数目不必以此为限。此外，前文以较佳实施例做说明，然而在其它实施例中，具有相同管径的顺向子管或逆向子管亦在本发明欲涵盖的范围之中。

图3为依据本发明另一实施例的冷却套立体视图。参照图2A及图3可发现，图2A的实施例中仅有“一组”波浪型管道，冷却液由冷却液入口240注入后即沿单一方向流动，最后由位于同侧的冷却液出口250排出；然而，图3的实施例中包括“两组”波浪型管道，冷却液由冷却液入口340注入后沿相反的两个方向分别流经两组波浪型管道300R及300L，最后一并由位于对侧的冷却液出口350排出(此处的“位于对侧”指的是位于电机的轴心的相对两侧，即位于同一直径上)。在其它实施例中，两组波浪型管道300R及300L通常可分别具有独立的冷却液入口及冷却液出口，然而，本实施例中，两组波浪型管道300R及300L共享一冷却液入口340及一冷却液出口350，如此一来，即可在达成相同散热效果的情况下减低冷却套300的制造成本。

图4A为依据本发明一实施例的双层冷却套的立体图。图4B为图4A的剖面图。如图所示，冷却套中具有较靠近电机的内层L1以及位于其上的外层L2。为方便说明，此实施例以“双层”冷却套为例，然而在其它实施例中，冷却套的层数不必以此实施例为限。在某些实施例中，各层分别具有与前述任一实施例相同或近似的波浪型管，或为前述各种实施例的波浪型管的组合。在某些实施例中，各层L1及L2可分别具有独立的冷却液入口及冷却液出口，甚至可将不同层的冷却液出入口分别设置于冷却套的相对的两侧，使得各层波浪型管的冷却液以相反的方向流动，以达成如前文所述使电机的散热形态更为均匀的效果(图未示)。然而，值得注意的是，图4A及图4B所示为一特殊实施例，其中，两层冷却套具有共同、单一的冷却液入口440及冷却液出口450，此外，其连接于顺向管部及逆向管部之间的转折部不限于沿圆周方向延伸，更可沿“径向”延伸，进而使得冷却液可由内层L1转向流至外层L2再由外层L2转向流至内层L1，不断往复循环，目的在利用靠近外层L2的冷却道管壁与外界空气进行热交换，进一步提升散热效果。

为了提升散热效果，本发明除了前述特征外另提供一特殊设计。图5A及图5B分别为本发明各实施例中具有散热鳍片的管道剖面图。如图中所示，本发明的散热鳍片为各管道(包括顺向子管或逆向子管)中管壁内侧的突起，材质可与管壁相同或不同，目的在增加管壁对流体接触的面积，以提升热交换率。本发明的散热鳍片可具有各式各样形状，举例而言，如锯齿形、楔形、片状等，其可嵌入于管道的中并与管道一同制造。然而，由于散热鳍片的形状可视管道的散热需求而进行多种设计及变更，因此，本发明不必以图5A及图5B的形状为限。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉此项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种冷却套，用以冷却一电机，包括：

一组或一组以上波浪型管道，包覆该电机，用以供冷却液流通，各波浪型管道至少包括：

一顺向管部及一逆向管部，平行电机的轴心，分别用以将该冷却液导往相反的方向，其中该顺向管部包括至少两个顺向子管，而该逆向管部包括至少两个逆向子管；以及

一转折部，导通于该顺向管部及逆向管部之间。

2.如权利要求1所述的冷却套，其中，所述至少两个顺向子管中，距离该波浪型管道的起端较远的顺向子管具有比其它顺向子管细的管径；而所述至少两个逆向子管中，距离该波浪型管道的起端较远的逆向子管具有比其它逆向子管细的管径。

3.如权利要求1所述的冷却套，其中该波浪型管为两组，所述两组波浪型管道的起端会合并共享一冷却液入口。

4.如权利要求1所述的冷却套，其中该波浪型管为两组，所述两组波浪型管道的终端会合并共享一冷却液出口。

5.如权利要求1所述的冷却套，其中该冷却套还包括一冷液入口及一冷却液出口，所述冷液入口及冷却液出口分别配置于该电机的轴心的相对两侧。

6.如权利要求1所述的冷却套，其中该转折部围绕该电机的圆周方向延伸。

7.如权利要求1所述的冷却套，其中该转折部相对于该电机的轴心沿径向延伸。

8.如权利要求1所述的冷却套，其中该顺向子管及/或该逆向子管的管壁内侧具有多个散热鳍片。

9.如权利要求8所述的冷却套，其中所述多个散热鳍片为锯齿状的突起。

10.如权利要求1所述的冷却套，其中一组以上波浪型管道中任两组波浪型管道的冷却液具有相反的流动方向。